Intracellular signaling machinery controlling endocytosis and uptake of extracellular materials

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293041
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大場 雄介 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30333503)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: シグナル伝達 / エンドサイトーシス / バイオイメージング / インフルエンザウイルス

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、平成26年度に質量分析法（44個）と酵母ツーハイブリッド法（6個）で同定した新規PI3K結合因子のうち、4因子について詳細な解析を行った。それぞれについてPI3Kとの結合を生化学的に確認した後、siRNAを用いたノックダウンによって機能解析を行った。その結果、ノックダウンによりRas-PI3K複合体のエンドソームへの移行が阻害され、デキストランやトランスフェリンの取込が抑制された。したがって、これら4因子は当初のねらい通りRas-PI3K複合体の動態制御とエンドサイトーシス制御の両方に関与する分子であると確認できた。
一方で、それぞれの因子の固有の機能についても興味深い知見が得られつつある。2つの因子については、ミトコンドリアに局在することが免疫蛍光染色により明らかになった。これらの因子をノックダウンした際の、エンドサイトーシスおよびRas-PI3K複合体のエンドソーム局在を定量解析したところ、一つはRas-PI3Kシグナルによるエンドサイトーシス制御に対する正の制御因子でること、他方は負の制御因子であることが明らかになった。またエンドソームとミトコンドリアの位置関係を定量的に解析したところ、両者は一定の確率で接触すること、この接触は増殖因子刺激等で亢進すること、上記正の制御因子のノックダウンで接触の亢進が抑制されることが判明した。この結果から、エンドソームの成熟過程において、ミトコンドリアとの相互作用は何らかの意義を有しており、この相互作用にPI3Kと当該因子の結合が関与するものと考えられた。
第3の因子に関しては、昨年度までに定常状態では細胞質に局在し増殖因子刺激によりエンドソームに移行すること、増殖因子刺激依存的にSrcファミリーキナーゼでリン酸化されることが解っていた。本年度はこの増殖因子依存的なエンドソーム移行にSrcによるリン酸化とリン酸化依存的な分子の構造変化が重要であることを見出すことができた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rab5-regulated endocytosis plays a crucial role in apical extrusion of transformed cells. (2017)
  • Author(s): S. Saitoh, T. Maruyama, Y. Yako, M. Kajita, Y. Fujioka, Y. Ohba, N. Kasai, N. Sugama, S. Kon, S. Ishikawa, T. Hayashi, T. Yamazaki, M. Tada and Y. Fujita.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Volume: 114 Pages: E2327-E2336
  • DOI: 10.1073/pnas.1602349114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improved FRET biosensor for the measurement of BCR-ABL activity in chronic myeloid leukemia cells. (2017)
  • Author(s): M. Horiguchi, M. Fujioka, T. Kondo, Y. Fujioka, X. Li, K. Horiuchi, A.O. Satoh, P. Nepal, S. Nishide, A. Nanbo, T. Teshima and Y. Ohba.
  • Journal Title: Cell. Struct. Funct. Volume: 42 Pages: 15-26
  • DOI: doi.org/10.1247/csf.16019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A leukemogenic kinase, FIP1L1-PDGFRA, and a SUMO E3 ligase, PIAS1, form a positive crosstalk via their enzymatic activities. (2017)
  • Author(s): M. Ibata, J. Iwasaki, Y. Fujioka, K. Nakagawa, S. Darmanin, M. Onozawa, D. Hashimoto, Y. Ohba, S. Hatakeyama, T. Teshima and T. Kondo.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 108 Pages: 200-207
  • DOI: 10.1111/cas.13129
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Epstein-Barr virus exploits host endocytic machinery for cell-to-cell viral transmission rather than a virological synapse. (2016)
  • Author(s): A. Nanbo, K. Kachi, H. Yoshiyama and Y. Ohba.
  • Journal Title: J. Gen. Virol. Volume: 97 Pages: 2989-3006
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000605.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tumour endothelial cells in high metastatic tumours promote metastasis via epigenetic dysregulation of biglycan. (2016)
  • Author(s): N. Maishi, Y. Ohba, K. Akiyama, N. Ohga, J.I. Hamada, H. Nagao-Kitamoto, M. Alam, K. Yamamoto, T. Kawamoto, N. Inoue, A. Taketomi, M. Shindoh, Y. Hida and K. Hida.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Pages: 28039
  • DOI: 10.1038/srep28039
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lypd8 promotes the segregation of flagellated microbiota and colonic epithelia. (2016)
  • Author(s): R. Okumura, T. Kurakawa, T. Nakano, H. Kayama, M. Kinoshita, D. Motooka, K. Gotoh, T. Kimura, N. Kamiyama, T. Kusu, Y. Ueda, H. Wu, H. Iijima, S. Barman, H. Osawa, H. Matsuno, J. Nishimura, Y. Ohba, S. Nakamura, T. Iida, M. Yamamoto, E. Umemoto, K. Sano and K. Takeda.
  • Journal Title: Nature Volume: 532 Pages: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature17406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Receptor activator of NF-κB ligand induces cell adhesion and integrin α2 expression via NF-κB in head and neck cancers. (2016)
  • Author(s): T. Yamada, M. Tsuda, T. Wagatsuma, Y. Fujioka, M. Fujioka, A.O. Satoh, K. Horiuchi, S. Nishide, A. Nanbo, Y. Totsuka, H. Haga, S. Tanaka, M. Shindoh and Y. Ohba.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Pages: 23545
  • DOI: 10.1038/srep23545
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Attenuation of ligand-induced activation of angiotensin II type 1 receptor signaling by the type 2 receptor via protein kinase C. (2016)
  • Author(s): T. Inuzuka, Y. Fujioka, M. Tsuda, M. Fujioka, A.O. Satoh, K. Horiuchi, S. Nishide, A. Nanbo, S. Tanaka and Y. Ohba.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Pages: 21613
  • DOI: 10.1038/srep21613
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A role of the sphingosine-1-phosphate (S1P)-S1P receptor 2 pathway in Epithelial Defense Against Cancer (EDAC). (2016)
  • Author(s): S. Yamamoto, Y. Yako, Y. Fujioka, M. Kajita, T. Kameyama, S. Kon, S. Ishikawa, Y. Ohba, Y. Ohno, A. Kihara and Y. Fujita.
  • Journal Title: Mol. Biol. Cell Volume: 27 Pages: 491-499
  • DOI: 10.1091/mbc.E15-03-0161
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 蛍光イメージングを用いた細胞内シグナル伝達によるエンドサイトーシスの制御機構の解析 (2017)
  • Author(s): 大場 雄介、藤岡 容一朗
  • Organizer: 第122回解剖学会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎県・長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-28 – 2017-03-30
  • Invited
• [Presentation] 蛍光イメージングで紐解くインフルエンザウイルス感染の分子基盤 (2016)
  • Author(s): 大場 雄介、藤岡 容一朗、西出 真也、南保 明日香
  • Organizer: 第54回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
  • Year and Date: 2016-11-25 – 2016-11-27
  • Invited
• [Presentation] 慢性骨髄性白血病分子標的治療薬薬効評価のためのFRETバイオセンサーの開発と改良 (2016)
  • Author(s): 大場 雄介、近藤 健、豊嶋 崇徳
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [Presentation] 生きた白血病細胞でBCR-ABL活性を精密測定するめのFRETバイオセンサーの改良 (2016)
  • Author(s): 大場 雄介、藤岡 真理、堀口 美香、近藤 健、豊嶋 崇徳
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター 東北大学川内北キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] インフルエンザウイルス粒子の取り込みを制御するシグナル伝達機構 (2016)
  • Author(s): 大場 雄介
  • Organizer: 第6回北海道探索病理学研究シンポジウム
  • Place of Presentation: ニューオータニイン札幌 （北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-09-17 – 2016-09-17
  • Invited
• [Presentation] ライブセル蛍光イメージングの口腔疾患予防への応用 (2016)
  • Author(s): 西出 真也、藤岡 容一朗、堀内 浩水、堀口 美香、佐藤 絢、 Prabha Nepal、王 セイ、南保 明日香、大場 雄介
  • Organizer: 第58回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] 蛍光バイオセンサーを用いた時計タンパク質 BMAL1-CLOCK の細胞内動態の解析 (2016)
  • Author(s): 西出 真也、藤岡 容一朗、堀内 浩水、堀口 美香、佐藤 絢、Prabha Nepal、Jing Wang、南保 明日香、大場 雄介
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15 – 2016-06-17
• [Presentation] インフルエンザウイルス宿主細胞侵入を制御する宿主側因子の同定 (2016)
  • Author(s): 藤岡 容一朗、西出 真也、佐藤 絢、堀内 浩水、Prabha Nepal、堀口 美香、Jing Wang、南保 明日香、大場 雄介
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15 – 2016-06-17
• [Presentation] Ras-PI3K 複合体の時空間制御を介したエンドサイトーシス調節因子の探索 (2016)
  • Author(s): 堀内 浩水、藤岡 容一朗、佐藤 絢、Prabha Nepal、堀口 美香、Jing Wang、西出 真也、南保 明日香、小布施 力史、大場 雄介
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15 – 2016-06-17
• [Presentation] Ras-PI3K シグナルを介したエンドサイトーシス制御機構におけるミトコンドリアポアタンパク質の機能解析 (2016)
  • Author(s): 佐藤 絢、藤岡 容一朗、堀内 浩水、西出 真也、Prabha Nepal、堀口 美香、Jing Wang、南保 明日香、大場 雄介
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15 – 2016-06-17
• [Book] SH2 domain-based FRET biosensor for measuring BCR-ABL activity in living CML cells. (2017)
  • Author(s): Fujioka M, Asano Y, Nakada S and Ohba Y.
  • Total Pages: 22
  • Publisher: Springer